(57)【要約】  進行方向を有する移動形成ウェブ（２６）上にスラリー（３６）を堆積させるためのスラリー供給装置であって、移動ウェブ（２６）の進行方向に対して横方向に取り付けられ、後壁（３５４）、側壁（３６０、３６２）、凹状の横方向前壁（３６４）、開口上部を有するヘッドボックス（４０）と、形成ウェブ（２６）上にスラリー（３６）を向けるための開口底部、後壁（３５４）に解放可能に取り付けられた可動ダム（３５３）、ダム（３５３）の底壁に取り付けられたシール（３６６）、および対向する側壁（３６０、３６２）から延伸するヘッドボックス支持システムと、を含む。強化繊維を含有するセメント質スラリー（３６）の均一な層をヘッドボックス（４０）から進行ウェブ（２６）上に堆積させるための連続プロセスも開示されている。【選択図】図２
2019527636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向を有する移動形成ウェブ上にスラリーを堆積させるためのスラリー供給装置であって、
横方向の後壁、側壁、凹状の横方向の前側壁、開口上部、および形成ウェブ上にスラリーを向けるための開口底部を有する、移動ウェブの進行方向に対して横方向に取り付けられたヘッドボックスと、
前記後壁に解放可能に取り付けられた可動ダム、前記ダムの底壁に取り付けられたシールと、
対向する前記側壁から延伸するヘッドボックスマウントと、を備える、スラリー供給装置。
【請求項２】
前記ヘッドボックスから排出されたスラリーを振動させるために、前記ヘッドボックスの下に位置付けられたバイブレータと、
前記ヘッドボックスにスラリーを提供するように構成および配列された往復スラリー搬送機構と、をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記後壁、側壁、および凹状の横方向前壁が、非粘着性材料から作られている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記凹状の横方向前壁が、１インチ〜２４インチの曲率半径を有し、３０〜９０度の弧を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記搬送機構が、スラリーの供給源に接続され、前記ヘッドボックスの前記内側表面にごく接近した端部を有する導管を含み、前記導管端部が、前記ヘッドボックスの端部間で前記導管端部を横方向に往復運動する往復運動機構に係合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ヘッドボックスが、前記ウェブの前記進行方向に対して通常横方向に配設されている、請求項１に記載の装置。 
【請求項７】
前記振動ユニットが、前記ばね懸架式脚部と、力を直接繊維セメントスラリーの堆積されたマット内に向け、他の方向に相殺する２つのモータと、を有する振動テーブルを含む単一質量システムであり、前記振動ユニットが、前記ヘッドボックスの下に配置され、前記ヘッドボックスを越えて延伸している、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッドボックスから進行ウェブ上に、強化繊維を含有するセメント質スラリーの均一層を堆積させるための連続プロセスであって、
堅固に取り付けられたヘッドボックスの内側表面に、強化繊維を含有するセメント質スラリーを堆積させることと、
前記ヘッドボックスからスラリーを連続層として進行ウェブ上に堆積させることと、
進行ウェブ上で強化繊維を含有する前記堆積されたセメント質スラリーを振動させることと、を含み、
前記ヘッドボックスから堆積された繊維−スラリー混合物は、高さ４インチ、直径２インチのパイプを使用したスランプ試験により測定した場合、４〜１１インチのスランプを有し、前記その結果得られる繊維-スラリー混合物はまた、２０ＲＰＭ速度で作動するスピンドルＨＡ４を備えたブルックフィールド粘度計、モデルＤＶ−ＩＩ＋Ｐｒｏを使用して測定した場合、４５０００センチポアズ未満の粘度も有する、連続プロセス。
【請求項９】
前記移動表面が、毎分１〜１００フィートの速度で移動し、前記ヘッドボックスが、毎分約１０００〜２０００回の速度で振動テーブルにより振動して、前記モータが、＋／−１／６４インチ〜＋／−１／４インチの範囲のストロークを提供するように、前記振動テーブルに十分な力を加える、請求項８に記載の連続プロセス。
【請求項１０】
前記スラリーが、約０．２０〜約０．７：１の水対セメントの重量比を有し、前記スラリーが、前記ヘッドボックスに毎分約０．１０〜２５立方フィートの速度で堆積され、前記ヘッドボックスから排出され、パネル製造ラインの移動表面上に厚さ０．１２５〜２インチの連続層として均一に堆積された前記セメント質スラリーおよび繊維が、繊維強化セメントパネルを製造するための、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、同時係属中の、
２０１６年８月５日に出願された、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ  ＦＩＢＥＲ  ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ  ＣＯＮＣＲＥＴＥ  ＰＡＮＥＬＳ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ  ＰＲＯＣＥＳＳ」と題する米国特許出願第第６２／３７１，５５４号、
２０１６年８月５日に出願された、「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ  ＦＩＢＥＲ  ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ  ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ  ＳＬＵＲＲＹ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＭＵＬＴＩ−ＳＴＡＧＥ  ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ  ＭＩＸＥＲ」と題する米国特許出願第第６２／３７１，５９０号、
２０１６年８月５日に出願された、「ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ  ＭＩＸＥＲ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＩＸＩＮＧ  ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ  ＦＩＢＥＲＳ  ＷＩＴＨ  ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」と題する米国特許出願第第６２／３７１，５７８号
に関連し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、繊維が急結型スラリーと組み合わされて改良された機械的強度が提供される、本明細書では繊維強化コンクリートパネル（ＦＲＣパネル）と呼ばれる強化セメント質パネルの製造に使用される改良されたスラリーフィーダーヘッドボックス装置を開示する。
【０００３】
繊維強化セメントパネルを形成する際の現在の実施は、セメントスラリーをロールコーターワイヤ配列またはホースがスラリーをラインに送達するときのしぶきを減少させるように設計された開放トラフに圧送する振動ホースを使用する。スラリーの薄層を、ラインに堆積する。次いで、ガラス繊維チョッパーが、スラリーの上にチョップドガラスの層を堆積する。次に、例えばＤｕｂｅｙの米国特許第７，７９４，２２１号に開示されているように、二重ディスク埋め込みローラがガラス繊維をスラリーに埋め込む。パネルが所望の厚さになるまでこのプロセスを数回繰り返す。最終的な厚さおよび表面は、別々のサンディングと仕上げ処理の結果である。この方法にはいくつかの欠点がある。
【０００４】
製品は、数層の繊維と数層のセメントスラリーから形成され、製造プロセス全体を複雑にし、いくつかのステーションの制御を必要とする。
【０００５】
形成プロセスによって課せられる制約のために、製品は所望の製品の厚さより厚い。正しいパネル厚さを達成するには、パネル仕上げラインにサンディングを追加する必要がある。
【０００６】
形成された製品は、所望の最終製品寸法よりも大きい寸法（長さおよび幅）を有する。これは、パネルを最終寸法に切断するためにパネル仕上げラインに追加の処理工程を必要とする。
【０００７】
パネル製造効率は、遅いライン速度および仕上げに必要な追加工程のために、一般的に低い。
【０００８】
いくつかのスラリーヘッドボックス、チョッパー、および埋め込みデバイスは、多大な資本投資およびメンテナンスを必要とする。
【０００９】
その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Ｄｕｂｅｙらの米国特許第６，９８６，８１２号は、凝結可能スラリーが建築用パネルまたはボードの製造に使用される、ＳＣＰパネル製造ラインまたは同様の用途で使用するためのスラリー供給装置を特徴としている。この装置は、スラリーの供給が保持されるニップを形成するために、互いにほぼ平行な関係で配置された主計量ロールおよびコンパニオンロールを含む。両方のロールは、スラリーが計量ロール上のニップから引き出されて、ＳＣＰパネル製造ラインの移動ウェブ上に堆積されるように同じ方向に回転することが好ましい。スラリーの所望の厚さを維持するために、主計量ロールに操作上近接して厚さ制御ロールが設けられている。
【００１０】
その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号は、（ａ．）移動ウェブを提供することと、（ｂ．）（ｉ）前記ウェブ上に互いに結ばれていない繊維の第１の層を堆積させ、続いてウェブ上に凝結可能なスラリーの層を堆積させること、および（ｉｉ）ウェブ上に凝結可能なスラリーの層を堆積させることのうちの１つと、（ｃ．）スラリー上に互いに結ばれていない繊維の第２の層を堆積させることと、（ｄ．）スラリー中に互いに結ばれていない繊維の第２の層を能動的に埋め込んで、スラリー全体に前記繊維を分布させることと、（ｅ．）凝結可能な繊維強化スラリーの所望の数の層が得られ、繊維がパネル全体にわたって分散されるようになるまで、（ｄ．）により工程（ｉｉ）を反復することと、を含む、構造用セメント質パネルを製造するための多層プロセスを開示している。そのプロセスによって製造された構造用パネル、そのプロセスにより構造用セメント質パネルを製造するのに適した装置、および多層を有する構造用セメント質パネルであって、各層が、移動ウェブ上に凝結可能なスラリーの層を体積させることと、スラリー上に繊維を体積させることと、各層が隣接する層と一体に形成されるように、スラリーに繊維を埋め込むこととにより生成されている、構造用セメント質パネルもまた、提供される。
【００１１】
その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｕｂｅｙらによる米国特許第８，０３８，７９０は、せん断壁、フロアーリング、および屋根ふきシステムで使用するために骨組に固定されたときに、合プレートおよび配向ひずみボードによって提供される横方向およびせん断荷重に等しい横方向およびせん断荷重に抵抗するための構造用セメントパネルを開示している。パネルは、他の構造用セメントパネルと比較して熱伝達が少ない。パネルは、硫酸カルシウムアルファ半水和物、水硬性セメント、被覆膨張パーライト粒子充填剤、任意の追加の充填剤、活性ポゾランおよび石灰の水性混合物を硬化させることから得られる１つ以上の層の連続相を使用している。被覆パーライトは、１〜５００ミクロンの粒径、２０〜１５０ミクロンの中央直径、および０．５０ｇ／ｃｃ未満の有効粒子密度（比重）を有する。パネルは、繊維、例えば耐アルカリ性ガラス繊維で強化されている。
【００１２】
Ｆｒａｎｋらの米国特許第８，７７０，１３９号は、移動形成ウェブ上にスラリーを堆積させるための装置およびプロセスを開示している。この装置は、移動ウェブ上に連続カーテンとしてヘッドボックスの内側底部表面から傾斜した流出路を通ってスラリーを堆積させるための堅固に取り付けられたヘッドボックスを含む。ヘッドボックスは、移動ウェブの移動方向に対して横方向に取り付けられている。ヘッドボックスはまた、スラリーがヘッドボックスの側面および背面から溢れるのを防ぐために、ヘッドボックスの３つのそれぞれの側面にヘッドボックスの後縁部ボードと、２つの対向するヘッドボックスの側面縁部ボードと、を含む垂直縁部ボードも有する。ヘッドボックスは、移動ウェブの進行方向に対して横方向にヘッドボックスの長さに沿って前後に移動する、往復動トロリーに取り付けられた供給ラインによりスラリーミキサーからスラリーを供給される。
【００１３】
高い強化繊維濃度を有するセメント質パネル用のスラリーを製造するための単層プロセス用のヘッドボックスが必要とされている。したがって、連続パネル製造ラインに供給するためにガラス繊維を含有する十分な混合流体セメント質スラリーの供給を確実にする改良されたヘッドボックスが必要とされている。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、凝結可能スラリーが、進行方向を有する繊維強化建築用パネルまたはボードに使用される、繊維強化コンクリートパネル（ＦＲＣパネル）製造ラインなどの移動形成ウェブ上にスラリーを堆積させるためのスラリー供給装置（典型的には「ヘッドボックス」として知られる）を特徴とし、
横方向の後壁、側壁、凹状の横方向の前側壁、開口上部、および形成ウェブ上にスラリーを向けるための開口底部を有する、移動ウェブの進行方向に対して横方向に取り付けられたヘッドボックスと、
後壁に解放可能に取り付けられた可動ダム、ダムの底壁に取り付けられたシールと、
側壁から延伸するヘッドボックスの高さ調整および支持システムと、を備える。
【００１５】
ヘッドボックスは耐食性材料（試作品では３０４ステンレス鋼）から成り、それはスラリーのための貯蔵部、スラリー間隙開口を調整するための高さ調整および支持マウントを提供するための特定の形状、ならびにスラリーの流れを円滑に均等に分配するために一本道への湾曲移行部を有する。湾曲移行部はまた、ヘッドボックスの上から補強スクリムまたは不織繊維ウェブ（必要であれば）を導入するための手段も提供する。漏れを防ぐために、ヘッドボックスの背面に調整可能なシールが提供される。強化スクリムまたは不織繊維ウェブもまた、ヘッドボックスの下から加えてもよい。両方のスクリム（または不織繊維ウェブ）システムは追跡目的のために調整部を有する。振動ユニットは、テーブル、スプリング、および力を直接マットに向けて他の方向に相殺する２つのモータで構成されたシングルマスシステムである。このユニットは、ヘッドボックスの下に配置され、ヘッドボックスを越えて約２〜２４インチ、または約３〜１２インチ、または約３〜６インチ延伸する。ヘッドボックスの高さ調整部および支持システムは、手動で調整するか、機械的に操作するか、または電動で駆動することができる。形成アセンブリ全体にはいくつかの利点がある。
【００１６】
製品は、所望の厚さおよび仕上げに近い１つの層に形成される。最終製品を製造するために追加の仕上げ工程は必要とされない。
【００１７】
操作は１つの領域だけで注意を必要とし、したがって全体の製造プロセスを単純化する。
【００１８】
ラインの速度と製造効率は、現在の最先端の多層製造プロセスで得られるものよりもはるかに高い。
【００１９】
設計が単純であるので、設備投資および機器のメンテナンス要件は低い。
【００２０】
好ましくは、スラリー供給装置は、ヘッドボックスから排出されたスラリーを振動させるためにヘッドボックスの下に位置付けられた振動子アセンブリと、ヘッドボックスにスラリーを供給するように構築および配列された往復スラリー搬送機構と、をさらに備える。
【００２１】
本発明のヘッドボックスは、移動ウェブを支持するコンベア型フレームを含む最大で単層の繊維強化セメント質組成物を有するセメント質パネルを製造するための装置の一部、水とセメント質材料ミキサーと繊維とをフレームと動作関係で混合するためのミキサーシステム、および得られた繊維−スラリー混合物をフレームと動作関係でヘッドボックス（スラリー供給ステーション）に供給するために構成され、凝結可能繊維含有セメント質スラリーの層を移動するウェブ上に堆積するように構成されたミキサーシステムとして使用されてもよい。下流は凝結したスラリーをセメントボードに切断するための装置である。
【００２２】
本発明はまた、請求項１のヘッドボックスから移動ウェブ上に強化繊維を含有するセメント質スラリーの均一層を堆積するための連続プロセスであって、
堅固に取り付けられたヘッドボックスの内側表面に強化繊維を含有するセメント質スラリーを堆積させることと、
ヘッドボックスからスラリーを連続層として進行ウェブ上に堆積させることと、
進行ウェブ上で強化繊維を含有する前記堆積されたセメント質スラリーを振動させることと、を含み、
ヘッドボックスから堆積された繊維−スラリー混合物は、高さ４インチおよび直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って測定した場合、４〜１１インチのスランプを有する、連続方法。得られる繊維−スラリー混合物はまた、また２０ＲＰＭ速度で作動するスピンドルＨＡ４を備えたブルックフィールド粘度計、モデルＤＶ−ＩＩ＋Ｐｒｏを使用して、測定した場合、４５０００センチポアズ未満、好ましくは３００００センチポアズ未満、より好ましくは１５０００センチポアズ未満、最も好ましくは１００００センチポアズ未満の粘度を有する。典型的には、得られる繊維−スラリー混合物は、少なくとも１５００センチポアズの粘度を有する。
【００２３】
本発明では、繊維強化セメントスラリーは、ホースおよびホースオシレータシステムを介してヘッドボックス内に圧送することができ、またはスラリー−繊維ミキサーからヘッドボックス内に直接滴下してもよい。振動系はいずれの場合も、スラリーを撹拌するために使用されるであろう。ヘッドボックスを使用して形成された製品の厚さは、ヘッドボックス内のスラリー流速、ヘッドボックス内のスラリー上昇ヘッドの量、および所与のライン速度に対するヘッドボックス開口間隙によって制御される。パネル用の繊維強化セメントスラリーは、ヘッドボックスから所望のパネル厚さおよび仕上げに近いところで一段階で堆積される。形成を改善するために振動を加えてもよく、形成された製品の引張強度および曲げ強度を改善するために、スクリムおよびロービングなどの異なる形態の連続強化材を加えてもよい。
【００２４】
本発明のプロセスは、ヘッドボックス内のスラリーに機械的エネルギーおよび剪断力を付与するための振動子アセンブリの使用を通じて、流動性が改善されたセメント質繊維−スラリー混合物を提供する。このプロセスは、より広範囲の水対セメント質材料比を有するより広範囲のセメント質混合物組成物にわたってスラリー混合物を早期に固化および凝結させることなく、移動ウェブ上にスラリーを均一に付着させるのを支援する。本発明は、有利には、スラリー凝結の著しい蓄積およびヘッドボックスの隅部における蓄積を回避する。
【００２５】
本ヘッドボックスは、形成されている製品の幅を横切って連続スラリー層を堆積する。高さ４インチ、直径２インチのパイプを使用したスランプ試験により測定した場合、４〜１１インチのスランプ、および２０ＲＰＭ速度で作動するスピンドルＨＡ４アタッチメントを備えたブルックフィールド粘度計、モデルＤＶ−ＩＩ＋Ｐｒｏを使用して測定した場合、４５０００センチポアズ未満、好ましくは３００００センチポアズ未満、より好ましくは１５０００センチポアズ未満、そして最も好ましくは１００００センチポアズ未満の粘度を有する。繊維−スラリー混合物の層を堆積するのに特に有効である。典型的には、得られる繊維−スラリー混合物は、少なくとも１５００センチポアズの粘度を有する。繊維−スラリー混合物は典型的にはまた、可塑剤および超可塑剤も含む。可塑剤は一般に、製紙工業からの副産物であるリグノスルホネートから製造される。超可塑剤は一般に、スルホン化ナフタレン縮合物またはスルホン化メラミンホルムアルデヒドから、またはポリカルボン酸エーテルをベースにして製造されてきた。
【００２６】
これらの好ましい繊維−スラリー混合物は、増粘剤または材料粘度を実質的に増加させる他の添加剤を含まないことが好ましい。
【００２７】
繊維−スラリーミキサーから排出される繊維−スラリー混合物は、繊維強化セメント建築用パネルまたはボードを製造するのに適している。
【００２８】
繊維強化セメントパネルを製造するために凝結可能な繊維−スラリー混合物を使用する場合、繊維−スラリー混合物は、パネル製造ラインの移動表面上に繊維−スラリー混合物を堆積するスラリー供給装置（「ヘッドボックス」として知られる）に０．１２５〜２インチ厚、好ましくは０．２５〜１インチ厚、典型的には０．４０〜０．７５インチ厚の層として、繊維強化セメントパネルを製造するために供給される。本発明の繊維−スラリー混合物からセメント質パネルを製造するプロセスは、最大で単一層の繊維強化セメント質スラリーを有するパネルを生成する。好ましくは、移動表面は、毎分１〜１００フィート、より好ましくは毎分５〜５０フィートの速度で移動する。
【００２９】
本発明のヘッドボックスと共に使用するのに好ましい繊維−スラリー混合物は、押し出し法で使用されるセメント質混合物とは区別される。そのような押し出し混合物は、高さ４インチ、直径２インチのパイプを使用したスランプ試験により測定した場合、０〜２インチのスランプを有し、そして５００００センチポアズより高い、より典型的には、１０００００センチポアズより大きい、最も典型的には、２０００００センチポアズより大きい粘度を有する。押し出し混合物はまた、本発明の繊維−スラリー混合物中に存在する可塑剤および超可塑剤を含まない。上述のように、可塑剤は、一般に製紙工業からの副産物であるリグノスルホネートから製造される。超可塑剤は一般に、スルホン化ナフタレン縮合物またはスルホン化メラミンホルムアルデヒドから、またはポリカルボン酸エーテルをベースにして製造されてきた。
【００３０】
このヘッドボックスを通して処理された好ましいレオロジー特性を有する好ましい繊維−スラリー混合物は、高いライン速度で走行する連続形成ラインでパネル製品のさらなる処理および形成を促進する粘稠度を有する加工可能なスラリーとして有利に利用できる。
【００３１】
本明細書に開示されている形成ヘッドボックスアセンブリを使用して形成された繊維強化セメント質製品は、以下を含む様々な用途に有用である。
構造的サブフロアパネル
構造屋根外装パネル
構造用外装パネル
構造基礎壁パネル
永久型枠パネル
屋根カバーボード
耐衝撃パネル
外装サイディングパネルおよびトリム
外観ファサードと建築用パネル
建築天井パネル
屋根瓦
タイルバックボード
合成石、レンガ、タイル
カウンタートップ
家具
プレハブ壁アセンブリ、床および床天井アセンブリ、および屋根アセンブリ
合プレート、配向性ストランドボード、および様々な用途における低、中、および高密度ファイバボードの代替製品
アクセスフロアパネル
その他の用途
特に指定のない限り、本明細書中の百分率は全て、存在する場合、重量パーセントである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本繊維−スラリー混合デバイスと共に使用するのに適したセメント質パネル製造ラインの概略立面図である。
【図１Ａ】本発明の形成ヘッドボックスと共に使用される振動テーブルアセンブリの設計を示す。
【図１Ｂ】本発明の形成ヘッドボックスと共に使用される振動テーブルアセンブリの設計を示す。
【図１Ｃ】本発明の形成ヘッドボックスと共に使用される振動テーブルアセンブリの設計を示す。
【図２】発明で使用するためのヘッドボックスの斜視図を示す。
【図３】ヘッドボックスの正面図を示す。
【図４】ヘッドボックスの上面図を示す。
【図５】ヘッドボックスの側面図を示す。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ図に沿ったヘッドボックスの断面図を示す。
【図６Ａ】フレームに堅固に取り付けられたヘッドボックスを示す。
【図７】パネル製造ラインに取り付けられた本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の斜視図を示す。
【図８】パネル製造ラインに取り付けられた本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の側面図を示す。
【図９】パネル製造ラインに取り付けられた本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の上面図を示す。
【図１０】図９のＸ−Ｘ図に沿ったパネル製造ラインに取り付けられた本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の断面図を示す。
【図１０Ａ】図９のＸ−Ｘ図に沿ったパネル製造ラインに取り付けられた本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の断面図を図１０の拡大部分「Ｂ」に示す。
【図１０Ｂ】トップロービングプレートを追加するように変更された図１０のデバイスの部分「Ｂ」を示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｂのロービングプレートの拡大部分の上面図を示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｂのロービングプレートの拡大部分「Ｃ」を示す。
【図１１】本発明の繊維−スラリーミキサーを使用して作製された繊維強化スラリー−セメント質混合物のスランプパテの写真を示す。
【図１２】本発明の繊維−スラリーミキサーを用いて製造された繊維強化セメント質スラリー混合物が、連続的なセメント質パネル製造ラインにおいて形成ヘッドボックスを使用して堆積されているところを示す。
【図１３】本発明の形成ヘッドボックスを使用してＦＲＣパイロットライン上に単層として製造された３／４インチ厚のパネルの厚さプロファイルである。キャストパネルの上部表面に平滑化デバイスまたは振動スクリードプレートを使用しなかった。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
パネル製造
ヘッドボックスは、セメント質パネル製造ラインの移動表面上の層として繊維−スラリー混合物を、０．１２５〜２インチ厚、好ましくは０．２５〜１インチ厚、典型的には０．４０〜０．７５インチ厚の層として、繊維強化セメントパネルを製造するためのパネル製造ラインの移動表面上に均一に堆積させることになる。繊維−スラリー混合物は、４５０００センチポアズ未満、より好ましくは３００００センチポアズ未満、最も好ましくは１５０００センチポアズ未満の粘度を有する。得られる繊維−スラリー混合物はまた、４〜１１インチの、高さ４インチ、直径２インチのパイプを使用したスランプ試験によるスランプも有する。繊維−スラリー混合物は典型的には、スラリー混合物組成物に頼る押し出し製造法には非常に高い粘度を示さない。
【００３４】
スランプ試験は、本発明の方法および装置によって製造されたセメント質組成物のスランプおよび流動挙動を特徴付ける。本明細書で使用されるスランプ試験は、平滑なプラスチック表面上に置かれた１つの開口端部を有する垂直に保持された直径約５．０８ｃｍ（２インチ）および長さ約１０．１６ｃｍ（４インチ）の中空円筒を利用する。円筒をセメント質混合物で最上部まで充填し、続いて余剰のスラリー混合物を除去するために最上部表面をはぎ取る。次いで、円筒を静かに垂直に持ち上げてスラリーが底から出てプラスチック表面に広がるようにして円形のパテを形成する。次に、パテの直径を測定し、材料のスランプとして記録する。本明細書で使用されるとき、良好な流動挙動を有する組成物はより大きなスランプ値をもたらす。
【００３５】
図１は、上に挙げた特性を有する繊維−スラリー混合物から繊維強化セメント質パネルを製造するために、本発明のヘッドボックス４０を利用する製造プロセスのプロセスフロー図を示す。しかしながら、ヘッドボックス４０は、他の製造プロセスによって作られたセメント質スラリーと共に使用してもよい。
【００３６】
図１は、例えば繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを製造するために、セメント質パネルを製造するための一般的に１０で示される製造ラインを図式的に示す。製造ライン１０は、複数の脚部１３または他の支持体を有する支持フレームまたは形成テーブル１２を含む。支持フレーム１２上に含まれるのは、平滑な、水不浸透性表面を有するエンドレスゴム状コンベアベルトなどの移動キャリア１４であるが、ウェブのような多孔性表面も考えられる。当該技術分野において周知のように、支持フレーム１２は、指定された脚部１３または他の支持構造体を含み得る少なくとも１つのテーブル様セグメントで作ってもよい。支持フレーム１２はまた、フレームの遠位端１８における主駆動ロール１６と、フレームの近位端２２におけるアイドラロール２０と、を含む。また、ロール１６、２０上でキャリア１４の所望の張力および位置決めを維持するために、少なくとも１つのベルト追跡および／または張力デバイス２４が典型的に設けられる。この実施形態では、移動キャリアが近位端２２から遠位端１８まで方向「Ｔ」に前進するにつれて、セメント質パネルが連続的に製造される。
【００３７】
この実施形態では、凝結前にスラリーを支持するためのクラフト紙、剥離紙、ポリマーフィルムのウェブ２６、またはプラスチックキャリア、不織繊維マットを提供し、キャリア１４を保護および／またはそれを清潔に保つために、キャリア１４上に置いてもよい。しかしながら、連続ウェブ２６ではなく、比較的硬い材料の個々のシート（図示せず）、例えばポリマープラスチックのシートをキャリア１４上に配置し得ることも考えられる。これらのキャリアフィルムまたはシートは、ラインの終わりに製造されたパネルから取り除かれてもよく、または全体的な複合設計の一部としてパネル内に永久的な特徴部として組み込まれてもよい。これらのフィルムまたはシートがパネルの永久的な特徴部として組み込まれると、それらは、審美性の向上、引張強度および曲げ強度の向上、衝撃およびブラスト耐性の向上、耐水性および水蒸気透過性、耐凍結融解性、耐塩化性、ならびに耐薬品性などの環境耐久性の向上を含むパネルに対する属性の向上を提供し得る。
【００３８】
この実施形態では、ロービング、不織繊維のウェブ、またはガラス繊維スクリムなどの強化スクリムのウェブなどの連続強化材４４を、得られるセメント質パネルを凝結および強化する前にスラリーに埋め込むために提供してもよい。ロール４２からの連続ロービング、不織繊維のウェブ、および／または強化スクリム４４は、ヘッドボックス４０を通って供給されて、キャリア１４上のスラリー上に置かれる。しかしながら、連続強化材４４を使用しないことも考えられる。連続スクリムまたはロービングは、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどの高分子材料、炭素、黒鉛、アラミド、セラミック、鋼、ジュートまたはサイザルなどのセルロース系もしくは天然繊維、またはそれらの組み合わせを含む様々な強化繊維材料で作製ことができる。ロービングは、連続強化モノフィラメントの集合である。スクリムは縦方向および横方向に走る連続繊維のウェブである。強化材はまた、別個の強化繊維で作られた不織ウェブとして提供されてもよい。必要に応じて、底部連続補強材をヘッドボックス４０の後ろに送り、それを搬送／形成ベルトの上に直接載せる。底部連続強化材はヘッドボックスの下を通過し、連続強化材が前方に移動するにつれてヘッドボックス４０内のスラリーはその上部に直接注がれる。例えば、連続強化材をウェブ２６の上方に置くためにウェブ２６を提供することに加えて、連続強化材をヘッドボックスの上流のウェブ２６またはロール（図示せず）によって提供することができる。
【００３９】
本ライン１０によって製造されるセメント質パネルは、キャリア１４上に直接形成されることも考えられる。後者の場合、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット２８が設けられる。キャリア１４は、当技術分野で周知であるように、主駆動ロール１６を駆動するモータ、プーリ、ベルトまたはチェーンの組み合わせによって支持フレーム１２に沿って移動する。キャリア１４の速度は、作られている製品に適するように変化し得ると考えられる。
【００４０】
本製造ライン１０は、連続スラリーミキサー２を含む。スラリーミキサーは、一軸ミキサーまたは二軸ミキサーであり得る。乾燥粉末フィーダー４は、強化繊維を除くセメント質組成物の乾燥成分をスラリーミキサー２に供給する。液体ポンプ６は、液体または水溶性添加剤と共に、水などの水性媒体をスラリーミキサー２に供給する。スラリーミキサー２は、乾燥成分よび水性媒体を混合してセメント質スラリー３１を形成する。セメント質スラリー３１は、第１のスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３０に供給され、容積式ポンプ３０は、スラリーを繊維−スラリーミキサー３２に圧送する。繊維フィーダー３４が繊維３５を繊維−スラリーミキサー３２に供給する。したがって、繊維−スラリーミキサー３２において、繊維とスラリーとが混合されて繊維−スラリー混合物３６が形成される。繊維−スラリー混合物３６は、繊維−スラリー混合物３６をヘッドボックス４０に圧送する第２のスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３８に供給する。
【００４１】
ヘッドボックス４０は、繊維−スラリー混合物を剥離紙（存在する場合には）のウェブ２６上に、または存在する場合には、移動キャリア１４上を走行するロービングおよび／またはスクリムロール４２によって提供される連続強化材４４上に堆積する。繊維−スラリー混合物４６を平坦化するのを支援するために、ヘッドボックス４０が繊維−スラリー混合物４６を堆積させる位置の下またはわずかに下流に形成振動プレート５０が設けられてもよい。
【００４２】
スラリー４６は、移動キャリア１４に沿って進行するにつれて凝結する。スラリー４６が凝結しているときに、繊維−スラリー混合物４６を平坦化するのを支援するために、スラリー４６は、１つ以上の振動スクリードプレート５２の下を通過する。支持フレーム１２の遠位端１８において、カッター５４が凝結スラリーをボード５５に切断する。次に、ボード（パネル）５５を荷降ろしおよび硬化ラック（図示せず）に置き、硬化させる。
【００４３】
図１には示されていないが、製造ライン１０は、縁部形成デバイスおよび漏れ防止デバイスを使用する。これらは縁部ベルト、縁部レールである（単独でまたは組み合わせて使用される）。
【００４４】
製造された繊維−セメント混合物は、セメント、水、および他のセメント添加剤を含有する。しかしながら、所望の粘度を達成するために、セメント質組成物は、繊維セメント押出で一般的に使用されるような高投与量で増粘剤または他の高粘度加工助剤を避けるのが好ましい。例えば、本発明のスラリーは、高投与量での高粘度セルロースエーテルの添加を回避する。本スラリーが回避する高粘度セルロースエーテルの例として、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、およびヒドロキシエチルメチルセルロースが挙げられる。
【００４５】
本発明の方法および装置によって製造される繊維−セメント混合物は、種々の硬化可能なセメント質スラリーから作られ得る水性スラリーである。例えば、そのような水性スラリーは、水硬セメントをベースとする組成物であり得る。ＡＳＴＭは、「水硬セメント」を、水との化学的相互作用によって凝結および固化し、また水中でそのようにできるセメントであると定義している。適切な水硬性セメントの例として、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）、スルホアルミン酸カルシウムセメント（ＣＳＡ）、ジオポリマー、オキシ塩化マグネシウムセメント（ソレルセメント）、およびリン酸マグネシウムセメントが挙げられる。好ましいジオポリマーはクラスＣフライアッシュの化学的活性化に基づく。
【００４６】
硫酸カルシウム半水和物は水との化学的相互作用によって凝結および固化するが、本発明の文脈において水硬セメントの広い定義に含まれない。しかしながら、硫酸カルシウム半水和物は、本発明の方法および装置によって製造された繊維−セメント混合物中に含まれてもよい。したがって、このような水性スラリーもまた、石膏セメントまたはＰａｒｉｓの石膏のような硫酸カルシウムセメントをベースとし得る。石膏セメントは主に、焼成石膏（硫酸カルシウム半水和物）である。焼石膏セメントを石膏セメントと呼ぶことは業界で慣例である。
【００４７】
繊維−セメント混合物は、繊維−セメント混合物の他の成分と組み合わせて所望のスランプ試験値および粘度を達成するのに十分な水を含有する。必要に応じて、組成物は、０．２０／１〜０．９０／１、好ましくは０．２５／１〜０．７０／１の水対反応性粉末の重量比を有してもよい。
【００４８】
繊維−セメント混合物は、シリカフューム、シリコン金属、およびフェロシリコン合金製造の生成物である微粉非晶質シリカのようなポゾラン材料を含有してもよい。特徴的に、それは非常に高いシリカ含有量および低いアルミナ含有量を有する。軽石、パーライト、珪藻土、凝灰岩、トラス、メタカオリン、マイクロシリカ、および粉砕された高炉スラグを含む、他の様々な天然および人工の材料がポゾラン特性を有すると言われてきた。フライアッシュもまた、ポゾラン特性を有している。繊維−セメント混合物は、セラミック微小球および／またはポリマー微小球を含有し得る。
【００４９】
しかしながら、本発明の方法によって作られた繊維セメントスラリーの１つの用途は、ガラス繊維、特に耐アルカリ性ガラス繊維などの補強繊維を有する繊維補強コンクリート（ＦＲＣ）パネルを製造することである。したがって、セメント質スラリー３１は、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、促進剤、可塑剤、流動化剤、発泡剤、充填剤、および／または当該技術分野で周知の他の成分からなるのが好ましく、参照により組み込まれている以下に列挙された特許に記載されている。これらの成分の相対量は、上記のいくつかの除去または他の成分の追加を含めて、最終製品の意図された用途に適するように変わり得る。
【００５０】
水硬性スラリーの流動性を改善するために、例えば超流動化剤などの減水混和剤添加剤を任意選択的に繊維−セメント混合物に含めることができる。このような添加剤は分子を溶液中に分散させるので、それらは互いに対してより容易に移動し、それによってスラリー全体の流動性を改善する。超可塑剤としては、スルホン化メラミンおよびスルホン化ナフタレン、ならびにポリカルボキシレート系流動化剤を使用することができる。減水混和剤添加剤は、湿式仕上げ繊維−スラリー混合物の０重量％〜５重量％、好ましくは０．５〜５重量％の量で存在し得る。
【００５１】
その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｔｏｎｙａｎらの米国特許第６，６２０，４８７号は、硫酸カルシウムアルファ半水和物、水硬性セメント、活性ポゾランおよび石灰の水性混合物の硬化から生じる連続相のコアを使用する、強化された、軽量で寸法安定性のある構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を開示している。連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で強化され、セラミックミクロスフェア、もしくはセラミックミクロスフェアとポリマーミクロスフェアとの混合物を含有するか、もしくは水対反応性粉末の重量比が０．６／１〜０．７／１の水性混合物から形成されるか、またはそれらの組み合わせである。ＳＣＰパネルの少なくとも１つの外側表面は、ガラス繊維で強化され、釘打ち性を改善するのに十分なポリマー球を含有するか、もしくはポリマー球と同様の効果をもたらす水対反応性粉末比で作られるか、またはそれらの組み合わせであり得る。
【００５２】
所望であれば、組成物は、０．４／１〜０．７／１の水対反応性粉末の重量比を有してもよい。
【００５３】
現在のプロセスで使用される複合スラリーのための様々な配合物はまた、公開された米国特許出願第ＵＳ２００６／０１８５２６７号、同第ＵＳ２００６／０１７４５７２号、同第ＵＳ２００６／０１６８９０５、および同第ＵＳ２００６／０１４４００５号に示され、これら全ては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。典型的な配合物は、反応性粉末として、乾燥基準で、３５〜７５重量％（典型的には４５〜６５または５５〜６５重量％）の硫酸カルシウムアルファ半水和物、２０〜５５重量％（典型的には２５〜４０重量％）のポルトランドセメントなどの水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、および５〜２５重量％（典型的には１０〜１５重量％）の活性ポゾランを含むであろう。パネルの連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で均一に強化され、セラミックミクロスフェア、ガラスミクロスフェア、フライアッシュセノスフェア、およびパーライトからなる群から選択される２０〜５０重量％の均一に分布した軽量フィラー粒子を含有するであろう。複合繊維−スラリー混合物のための上記の組成物が好ましいが、上記の一部の削除または他の追加を含む、これらの成分の相対量は、最終製品の使用目的に適するように変えてもよい。複合スラリー用の配合物の例として、４２〜６８重量％の反応性粉末、２３〜４３重量％のセラミック微小球、０．２〜１．０重量％のポリマー微小球、および５〜１５重量％の、全乾燥成分に基づいたアルカリ耐性ガラス繊維が挙げられる。
【００５４】
Ｄｕｂｅｙらの米国特許第８，０３８，７９０号は、乾燥基準で５０〜９５重量％の反応性粉末と、１〜２０重量％のその中に軽量充填剤として均一に分布した被覆疎水性物質膨張パーライト粒子であって、被覆疎水性パーライト粒子が、約１〜５００ミクロン（マイクロメートル）の範囲の直径、２０〜１５０ミクロン（マイクロメートル）の中央直径、および約０．５０ｇ／ｃｃ未満、０〜２５重量％の中空セラミック微小球の有効粒子密度（比重）を有する被覆疎水性物質膨張パーライト粒子と、３〜１６重量％の強化のために均一に分配された耐アルカリガラス繊維と、を含むセメント質組成物の水性混合物を含む複合スラリーのための好ましい配合物の別の例を提供し、反応性粉末が、２５〜７５重量％の硫酸カルシウムアルファ半水和物と、１０〜７５重量％のポルトランドセメントを含む水硬性セメントと、０〜３．５重量％の石灰、および５〜３０重量％の活性ポゾランと、５０〜１００ポンド／立方フィートの密度を有するパネルと、を含む。
【００５５】
複合繊維−スラリー混合物のための上記の組成物が好ましいが、上記の一部の削除または他の追加を含む、これらの成分の相対量は、最終製品の使用目的に適するように変えてもよい。
【００５６】
形成と平滑化および切断
上述のように繊維が埋め込まれた凝結可能スラリーの層を配設すると、フレーム１２は、ベルト１４上を走行する凝結スラリー−繊維混合物４６の上側表面を成形するために設けられた形成デバイスを有してもよい。
【００５７】
ヘッドボックス４０によって堆積されているスラリーを平滑化するのを支援する上記の振動テーブル（プレートを形成し、振動させる）５０に加えて、製造ライン１０は、パネルの上側表面を穏やかに平滑化する（図１参照）振動スクリードプレート５２とも呼ばれる、平滑化デバイスを含んでいてもよい。
【００５８】
スラリー４６に振動を加えることによって、平滑化デバイス５２は、ＦＲＣパネル５５全体にわたる繊維３５の分布を促進し、より均一な上側表面を提供する。平滑化デバイス５２は、形成ラインフレームアセンブリに枢動させるかまたはしっかりと取り付けられてもよい。
【００５９】
平滑化した後、スラリーの層は凝結し始め、それぞれのパネル５５は、典型的な実施形態ではウォータージェットカッターまたはフライングソーである切断デバイス５４によって互いに分離される。切断デバイス５４は、パネルが所望の長さを有するように製造されるように、ライン１０およびフレーム１２に対して配設される。キャリアウェブ１４の速度が比較的遅い場合、切断デバイス５４はウェブ１４の進行方向に対して垂直に切断するように取り付けられてもよい。より速い製造速度では、そのような切断デバイスはウェブの進行方向に対してある角度で製造ライン１０に取り付けられることが知られている。切断すると、分離したパネル５５は、当技術分野で周知のように、さらなる取り扱い、包装、保管、および／または出荷のために積み重ねられる。
【００６０】
本発明の別の特徴は、得られるセメント質パネル、例えば繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネル５５が、繊維３５がパネル全体に均一に分布するように構成されるということである。これにより、比較的少ない、より効率的な繊維の使用で、比較的強いパネルを製造することを可能にすることがわかった。各層中のスラリーの体積に対する繊維の体積分率は、好ましくは繊維−スラリー混合物４６の約１体積％〜５体積％、好ましくは１．５体積％〜３体積％の範囲を構成する。
【００６１】
本発明のこれらの実施形態における繊維−スラリーミキサー３２および繊維−スラリー混合物３６、ならびに示されている他の同様の番号の要素は、図１の製造ライン１０で使用されているものと同じであると考えられる。
【００６２】
図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、本発明の形成ヘッドボックスと共に使用される振動テーブルアセンブリの設計を示す。
【００６３】
ヘッドボックス（スラリー供給装置）
図２〜図６は、本発明の形成ヘッドボックスの設計を示す。このヘッドボックス設計は本発明の一実施形態を表す。本開示の範囲から逸脱することなく、本発明の目的を満たすために、形成ヘッドボックスアセンブリのいくつかの変更された設計も考えられる。これらの変更は、湾曲移行部のサイズおよび形状、貯蔵部のサイズ、湾曲移行部および直線状リップを製造するために使用されるプレートの厚さ、湾曲移行部を超えて延伸する直線状リップの長さ、貯蔵部内でスラリーが撹拌されることを維持する機構、貯蔵部内に材料が蓄積するのを防止するための機械的および振動的手段、貯蔵部の後端部におけるスラリー漏れを制御する方法などを含む。
【００６４】
ここで図２〜図６を参照すると、繊維−スラリーヘッドボックス４０（繊維−スラリーフィーダーとしても知られている）は、繊維−スラリーミキサー３２から繊維−スラリー混合物３６の供給を受ける。
【００６５】
図２は、キャビティ３５２を画定するヘッドボックス４０の斜視図を示す。ヘッドボックス４０は、調整開口３７３（典型的には図示のようなスロット）を有する調整可能なＵＨＭＷダム３５３と、ダム３５３をヘッドボックス４０に取り付けるためにスロット３７３内に配置された締結具金物類３５６（通常は図示のようなねじまたはボルト）と、を有する。ヘッドボックス４０は、側壁３６０、３６２、後壁３５４（図３２）、およびスラリー室３５２を画定する前形成プレート３６４を有する。ヘッドボックス４０はまた、側壁３６０、３６２から延伸する対向するヘッドボックスマウント３７４、３７６も有する。各ヘッドボックスマウント３７４、３７６は、高さ調整用のねじ付きロッドまたはジャッキねじと共に使用される側方調整スロットを有する。
【００６６】
図３は、ヘッドボックス４０の正面図を示す。
【００６７】
図４は、ヘッドボックス４０の上面図を示す。それはその中心線「Ｃ」に関して対称的である。ヘッドボックス４０は、側壁３６０、３６２、後壁３５４（図５）、およびスラリー室３５２を画定する前形成プレート３６４を有する。調整可能ダム３５３は、スロット３７３を通って後壁３５４にボルト３５６によって取り付けられている形成ベルト１４の上のヘッドボックス４０の高さを調整するためのものである。ヘッドボックスマウント３７４、３７６は、各々ガセット３８０を有する。シールリップ３６６は、調整可能ダム３５３の底部に位置付けられている。シールリップ３６６は、調整可能ダム３５３の底部に位置付けられている。ローラベルトガイド３６４は、ボルト３５８（図６）によって後壁３５４に取り付けられている。これは、ヘッドボックス４０の下を通過するロールをパネル製造ライン１０上で案内するのを支援する。
【００６８】
図５は、ヘッドボックスの側面図である。
【００６９】
好ましいヘッドボックス４０は、キャリア１４の進行方向「Ｔ」に対して横方向に配設されている。繊維−スラリー混合物は、ヘッドボックス４０のキャビティ３５２内に堆積され、ヘッドボックス４０の形成プレート３６４と移動キャリアウェブ１４との間に画定された排出開口を通して移動キャリアウェブ１４（コンベアベルト）上に排出される。
【００７０】
繊維強化セメントスラリーは、ホースおよびホースオシレータシステムを介してヘッドボックス４０内に圧送することができ、または繊維−スラリーミキサー３２からヘッドボックス４０内に直接滴下してもよい。振動系はいずれの場合も、スラリーを撹拌するために使用されるであろう。ヘッドボックス４０を使用して形成された製品の厚さは、ヘッドボックス４０内のスラリー流速、ヘッドボックス４０内のスラリー上昇ヘッドの量、および所与のライン速度に対するヘッドボックス排出開口間隙によって制御される。好ましくは、ライン速度は毎分１〜１００フィートである。ヘッドボックスのスラリー室３５２のサイズ（容積）は、製造されるライン速度および製品の厚さに基づいて調整される。好ましくは、スラリーは、毎分約０．１０〜２５立方フィート−約の速度でヘッドボックス内に堆積される。
【００７１】
ヘッドボックス４０の排出開口間隙は、繊維−スラリー混合物がヘッドボックス４０から移動キャリアウェブ１４上に排出される横方向開口である。ヘッドボックスからの繊維−スラリー混合物は、所望の厚さおよび最終パネル５５の仕上げに近いところで一段階で移動キャリア１４上に堆積する。
【００７２】
形成を改善するために振動を加えてもよく、形成された製品の曲げ強度を改善するために、スクリムおよびロービングなどの異なる形態の連続強化材を加えてもよい。
【００７３】
例えば、振動ユニット５０は、コンベアベルト１４の下のヘッドボックス４０の下に位置付けられてもよい。振動ユニット５０は典型的には、毎分５００〜３０００サイクル、好ましくは毎分１０００〜２０００サイクルの速度で振動する。振動ユニット５０は典型的には、テーブル、ばね、および力を直接繊維セメントスラリーの堆積したマットに向けて他の方向に相殺する２つのモータの単一質量システムである。このユニット５０は、ヘッドボックス４０の下に配置され、ヘッドボックスを越えて約３〜６インチ延伸している。
【００７４】
図１は、振動ユニット５０の一実施形態を示す。図１Ａは、振動ユニット５０が、４つのばね懸架式脚部５９（３つが図示されている）、および力を直接繊維セメントスラリーの堆積したマットに向けて他の方向に相殺する２つのモータ５１Ａ（１つが図示されている）を有する振動テーブル５１であることを示している。ばねのばね定数は５０〜５００ポンド／インチ、好ましくは１００〜３００ポンド／インチの範囲である。モータは、＋／−１／６４インチ〜＋／−１／４インチ、好ましくは＋／−１／３２インチ〜＋／−１／８インチの範囲のストロークを与えるのに十分な力をテーブルに加えることができるように選択される。
【００７５】
図１Ｂは、ばね脚部５９の詳細を示す。
【００７６】
振動テーブル５１は、図１Ｃに示すように、振動テーブル５９Ａに取り付けられていることが好ましい。
【００７７】
図１０は、振動テーブル５１のさらなる詳細を伴う断面図を示す。
【００７８】
ヘッドボックス４０は、移動キャリアウェブ１４上に比較的制御された厚さの繊維−スラリー混合物の均一な層を堆積する。適切な層厚は、約０．１２５〜２インチ厚、好ましくは０．２５〜１インチ厚、典型的には０．４０〜０．７５インチ厚の範囲である。
【００７９】
繊維−スラリー混合物は、キャリアウェブ１４から約１．０〜約１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の距離内に均一に向けられた連続カーテンまたはスラリーのシートとして完全に堆積される。
【００８０】
繊維−スラリー混合物４６が移動キャリアウェブ１４に向かって移動するにつれて、スラリーの全てがウェブ上に堆積されることが重要である。
【００８１】
図６は、図３のＶＩ−ＶＩ図に沿ったヘッドボックスの断面図を示す。これは湾曲形成プレート３６４を示す。形成プレート３６４は、１〜２４インチの曲率半径を有する湾曲部分３６４Ａを有する。湾曲部分３６４は、３０度〜９０度まで延伸する。
【００８２】
図６Ａは、ヘッドボックス４０を製造ライン１０に取り付けるのに適したスタンド３４２を示す。各ヘッドボックスマウント３７４、３７６は、それぞれのスタンド３４２（１つが図示されている）に取り付けられることになる。図６Ａは、ヘッドボックスマウント３７６用のスタンドを示す。ヘッドボックスマウント３７４のスタンドは、同じであろう。スタンド３４２は、クロスバー３４６によって接続された２つの直立部材３４４を含む。クロスバー３４６は、ボルト３４７が通過する孔を有する。ボルト３４７は、２つのナット３４８によってクロスバー４７上の適所に保持されている。ボルト３４７はまた、ヘッドボックスマウント３７６のスロット３７７を貫通し、２つのナット３４９によって適所に保持されている。ナットの移動により、ヘッドボックス形成プレート３６４と移動パネルキャリア１４との間のヘッドボックス間隙「Ｇ」を調整して、繊維−セメント質スラリー混合物４６の堆積層の厚さを設定することができる。ヘッドボックスマウント３７４、３７６は、ガセット３８０（明確にするために図２では省略されているが図３に示されている）によって強化されていることが好ましい。図６Ａはまた、ベルトがベルトキャスティングエッジ１４１を有することも示す。
【００８３】
図７は、製造ライン１０の振動テーブル１２に取り付けられた本発明のヘッドボックス１４０の第２の実施形態の斜視図を示す。ヘッドボックス１４０用の支持体９０は各々、２つの直立部材９４と、クロスバー９２と、を有する。支持体９０はまた、スクリムロール４２を保持するための横方向スクリムロールホルダ９３用のＵ字型ブラケット９５を有する（図１０）。スラリーホースガイド９６および振動ホースガイド／アクチュエータ９７のために別の支持体９１が設けられている。ベルト１４はまた、ベルトキャスティング縁部１４１を有する。
【００８４】
図７は、支持体９０にまだ取り付けられていないヘッドボックス１４０を示す。
【００８５】
図８は、ヘッドボックス高さ調整器１００によってクロスバー９２に取り付けられたヘッドボックス１４０を示す。図８はまた、ヘッドボックス１４０が繊維−スラリー混合物を堆積させる形成ベルト上の位置の下の振動子５０を示す。図８はまた、スクリムロール４２（図１０）を保持するための横方向スクリムロールホルダ９３を支持するＵ字形ブラケット９５を示す。スクリムロール４２の代わりに、ロービングロールまたは不織繊維マットのロールを設けてもよい。
【００８６】
図９は、パネル製造台１２の上流端の上面図を示している。これは、ヘッドボックス１４０の上面図を示す。これは、スクリムロール４２（図１０）を保持するための形成ベルト１４および横方向スクリムロールホルダ９３を示す。スクリムロール４２の代わりに、ロービングロールまたは不織繊維マットのロールを設けてもよい。図９はまた、スラリーホースガイド９６および振動ホースガイド／撹拌機９７、スラリー室１５２Ａ、ならびに側壁１０２を示す。
【００８７】
ヘッドボックス１４０は、側壁１０２（図９）、後壁１５５Ａ、およびスラリー室１５２Ａ（図９）を画定する前部形成プレート１６４を有する。
【００８８】
図１０は、図９のＸ−Ｘ図に沿ったヘッドボックス１４０の側断面図を示す。これは、ヘッドボックス１４０が、ヘッドボックスカウンタウェイト１５５を有することを示している。カウンタウェイト１５５は、ヘッドボックスの高さ調整がボックスの重心を通って引っ張ることを可能にする。側面は同じ理由で階段状であることが好ましい。これらの機能は、形成プレート上のブレースとヘッドボックスの長さを相殺する。これはまた、Ｕ字形ブラケット９５内に入れ子にされた横方向スクリムロールホルダ４３上に保持されたスクリムロール４２からのスクリム４４がヘッドボックス１４０を通過して堆積した繊維−スラリー混合物の上部表面に堆積される様子を示す。
【００８９】
ヘッドボックス１４０は、側壁１０２、後壁１５５Ａ、およびスラリー室１５２Ａを画定する前形成プレート１６４を有する。形成ベルト１４の上方のヘッドボックス１４０の高さを調整するための調整可能なダム１５３は、スロットを通って後壁１５５Ａにボルト１５６によって取り付けられる。図１０はまた、ヘッドボックスシール１６６Ａ（シールリップ）も示す。シールリップ１６６は調整可能ダム１５３の底部に位置付けられている。このシールリップは、ヘッドボックスに振動または力を加えない程度に柔らかいことが好ましい。
【００９０】
スクリム４４はスラリー室１５２Ａを通過して前面形成プレート１６４の内壁に沿って走行する。
【００９１】
図１０はまた、ヘッドボックス１４０の下方の振動テーブル５１も示す。形成ベルト１４の上方のヘッドボックス１４０の高さを調整するための調整可能ダム１５３は、スロットを通って後壁１５５Ａにボルト１５６（１つが示されている）によって取り付けられている。ヘッドボックスシールリップ１６６Ａは、調整可能ダム１５３の底部に位置付けられている。
【００９２】
所望であれば、図１０のデバイスは、ヘッドボックスを介してロービングを案内するためのトップロービングプレートを追加するように変更してもよい。
【００９３】
図１０Ａは、本発明のヘッドボックス４０の第２の実施形態の図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図の拡大部分「Ｂ」を示す。これは、振動プレート５０を覆ってパネル製造ラインに取り付けられたスラリーホース発振器／撹拌機１５４を含む。
【００９４】
図１０Ｂは、ヘッドボックス１４０を介してロービングを案内するために、上部ロービングプレート１７０を追加するように変更された図１０のデバイスを示す。
【００９５】
図１０Ｃは、ロービング用の通路１７２を有する図１０Ａのロービングプレート１７０の拡大部分の上面図を示す。
【００９６】
図１０Ｄは、ボルト１７４によってヘッドボックス１４０に取り付けられた図１０Ａのロービングプレート１７０の拡大部分「Ｃ」を示す。
【００９７】
スラリーミキサー
スラリーミキサー２としては、種々の連続式または回分式ミキサーを用いることができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、ＩＣＲＩガイドライン第３２０．５Ｒ−２０１４号、技術指針、コンクリート補修装置の画像アトラス、国際コンクリート補修協会、２０１４年５月に記載されているモルタルミキサーをセメント質スラリー３を調製するために本発明において使用することができる。これらには、水平シャフトミキサー、タンブルモルタルミキサー、回転ドラム固定ミキサー、パン型ミキサー、回転槽回転パドルミキサー、遊星パドルミキサー、水平シャフトミキサー−ポンプ組み合わせ、および垂直シャフトミキサー−ポンプ組み合わせが含まれる。水平軸ミキサー−ポンプ組み合わせおよび垂直軸ミキサー−ポンプ組み合わせは連続ミキサーである。さらに、ジョージらに付与された米国特許第７，５１３，９６３Ｂ２号に開示されている連続スラリーミキサーもまた、本発明に使用することができる。参照により本明細書に組み込まれる国特許第７，３４７，８９６号（コラム６、３６〜５６行）に開示されている連続スラリーミキサーもまた、スラリーを連続的に調製するために使用され得る。
【００９８】
例えば、連続式スラリーミキサー２は、一軸または二軸水平ミキサーであってもよい。
【００９９】
ミキサーと共に使用されるときの水平という用語は、一般に水平を意味する。したがって、水平からプラスまたはマイナス２０度の変動で配向されたミキサーは、依然として水平ミキサーと考えられる。
【０１００】
水平繊維−スラリー連続ミキサー
本発明の繊維−スラリー連続ミキサーは、好ましくは連続水平ミキサーである。
【０１０１】
セメント質スラリーおよび繊維は、水平繊維−スラリーミキサーの混合室内で、平均混合滞留時間が約５〜約２４０秒、好ましくは１０〜１８０秒、より好ましくは１０〜１２０秒、最も好ましくは１０〜６０秒間混合され、回転パドルが剪断力を繊維−スラリーミキサーに加えながら、混合中に中心回転軸が３０〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０〜２５０ＲＰＭで回転する。繊維−スラリーミキサーから排出される繊維−スラリーは、高さ４インチ、直径２インチのパイプを用いたスランプ試験により測定され場合、４〜１１インチ、好ましくは６〜１０インチのスランプ、および４５０００センチポアズ未満、より好ましくは３００００センチポアズ未満、最も好ましくは１５０００センチポアズ未満の粘度を有する。得られる繊維−スラリー混合物はまた、高さ４インチ、直径２インチのパイプを用いたスランプ試験によるスランプもまた、４〜１１インチである。得られる繊維−スラリー混合物は、典型的にはスラリー混合物組成物に頼る押出製造法には非常に高い粘度を示さない。得られる繊維−スラリー混合物は、繊維−スラリー混合物を水平繊維−スラリーミキサーから排出することを可能にし、またパネル製造ラインの移動表面上の連続層として、厚さ０．２５〜２．００インチ、好ましくは０．２５〜１インチ、より好ましくは０．４〜０．８インチ、典型的には０．５〜０．７５インチの層として、繊維強化セメントパネルを製造するためのパネル製造ラインの移動表面上に均一に堆積させるのに適した稠度を有する均一な繊維−スラリー混合物である。
【０１０２】
各水平シャフトは、例えば電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって動力を供給される駆動機構および駆動モータに外部的に接続されて、ミキサーの作動中にシャフトの回転を達成する。典型的には、電気モータおよび駆動機構が混合室内の中心軸を駆動するであろう。
【０１０３】
入口ポート
繊維−スラリーミキサーの原料入口ポート（入口導管）のサイズ、位置、および配向は、繊維−スラリーミキサーへの原料の導入を容易にし、またミキサー内のスラリー混合物からのポートの閉塞の可能性を最小にするように構成される。
【０１０４】
スラリーミキサーからのセメント質スラリーは好ましくは、スラリーホースを用いて繊維−スラリーミキサーに運搬され、スラリーホースを受け入れるために入口ポート機構を通して繊維−スラリーミキサーに導入される。
【０１０５】
繊維は、スクリューフィーダーまたは振動フィーダーなどの様々な計量装置を使用して、重量測定的にまたは容量測定的に繊維−スラリーミキサーに導入することができる。繊維は、様々な運搬デバイスによって繊維フィーダーから繊維−スラリーミキサーに運搬することができる。例えば、繊維は、スクリュー（オーガー）、空気運搬、または単純重力沈着を用いて移送することができる。離散繊維または細断繊維は、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどの高分子材料、炭素、黒鉛、アラミド、セラミック、鋼、ジュートもしくはサイザルなどのセルロース系または天然繊維、あるいはそれらの組み合わせを含む様々な強化繊維材料から作成することができる。繊維長は約２インチ以下、より好ましくは１．５インチ以下、最も好ましくは０．７５インチ以下である。
【０１０６】
図１２は、本発明の繊維−スラリーミキサーを用いて製造された繊維強化セメント質スラリー混合物が、連続的なセメント質パネル製造ラインにおいて形成ヘッドボックスを使用して押し出されているところを示す。
【実施例】
【０１０７】
実施例１
図１１は、本発明の繊維−スラリー混合器を使用して作製された繊維強化スラリー−セメント質混合物のスランプパテ１０１の写真を示す。
【０１０８】
図１２は、本発明の繊維−スラリーミキサーを用いて製造された繊維強化セメント質スラリー混合物が、連続的なセメント質パネル製造ラインにおいて形成ヘッドボックスを使用して堆積されるところを示す。
【０１０９】
実施例２
図１３は、本発明の方法によって製造された繊維−スラリー混合物を使用して製造された３／４インチ厚の繊維強化セメントのパネルの厚さプロファイルである。それは単一層が堆積されたとき達成された一貫した厚さを示す。繊維−スラリー混合物は、ポルトランドセメント、石膏、およびガラス繊維を含んでいた。
【０１１０】
繊維強化構造用セメント質パネル製造用の本スラリー供給装置の特定の実施形態を示し説明したが、当業者であれば、本開示から逸脱することなく、より広範な態様で、および添付の特許請求の範囲に記載する範囲で、変更および改変を行うことができることが理解されよう。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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